21종 반응물 한 번에 분석…신약 합성 ‘병목’ 뚫었다

KAIST, 광학 이성질체 정밀 분석 기술 세계 첫 구현

국내 연구진이 세계 최초로 21종의 반응물을 동시에 정밀 분석하는 기술을 개발했다./한국과학기술원(KAIST)

국내 연구진이 신약 개발 과정에서 중요한 걸림돌 중 하나였던 ‘동시 분석’ 문제를 획기적으로 해결할 기술을 세계 최초로 개발했다. 인공지능(AI)과 로봇을 활용한 자율 합성 기술과 결합해, 차세대 신약 개발에 혁신을 불러올 것으로 기대된다.

김현우 한국과학기술원(KAIST) 화학과 교수 연구진은 최대 21종의 화학 반응물을 한 번에 분석할 수 있는 정밀 분석 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 연구는 화학 분야 국제 학술지 ‘미 화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS)’ 온라인판에 지난 5월 27일 게재됐다.

이번에 개발한 기술은 ‘광학 이성질체’ 문제와 직결된다. 광학 이성질체란 분자의 구조는 같지만, 거울처럼 좌우가 뒤바뀐 두 형태를 말한다. 마치 왼손과 오른손처럼 생긴 이성질체 중 하나는 약효를, 다른 하나는 심각한 부작용을 일으킬 수 있다. 실제 1950~1960년대 입덧을 완화하는 약으로 사용된 탈리도마이드는 이 광학 이성질체 문제로 수많은 신생아 기형을 초래한 바 있다. 이처럼 원하는 이성질체만을 골라내는 ‘비대칭 합성 기술’은 안전한 신약 개발의 핵심이다.

하지만 지금까지 여러 화합물을 동시에 반응시키는 건 가능했으나, 결과물을 정확하게 분석하는 데는 한계가 있었다. 기존 방식으로는 분석 속도가 느릴 뿐 아니라, 원하는 광학 이성질체만 선택해 합성하는 비대칭 합성 반응에서는 10종 이상의 반응물을 동시에 구분하기도 어려웠다.

연구진은 불소 핵자기공명분광기와 자체 개발한 코발트 시약을 활용해 이 문제를 해결했다. 불소 핵자기공명분광기는 불소 원자를 이용해 분자의 구조를 고해상도로 분석하는 장비다. 연구진은 최대 21종의 반응물을 하나의 용기에 투입해 반응시킨 뒤, 불소 작용기를 생성물에 붙였다. 그리고 자체 개발한 코발트 시약을 사용해 모든 광학 이성질체를 정량 분석하는 데 성공했다. 별도의 분리 과정 없이 생성물의 수율과 광학 이성질체의 비율을 정밀하게 측정했다.

김현우 교수는 “세계 최고 수준의 다기질 스크리닝 분석 기술을 구현해 AI 기반 자율합성 플랫폼의 분석 역량 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”며 “이번 연구는 신약 개발에 필수적인 비대칭 촉매 반응의 효율성과 선택성을 신속히 검증할 수 있는 기술로, AI 기반 자율화 연구의 핵심 분석 도구로 활용될 전망”이라고 밝혔다.

참고 자료

Journal of the American Chemical Society(2025), DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.5c03446

- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -